A new pair potential for liquid argon

Institut de Physique et Chimie, université de Metz, 1, bd Arago, 57078 Metz cedex, France.

Abstract

Recently, the well-known point molecular attractive pair term, r_-6 only asymptotically correct, has been modified (Lu J. X. and Marlow W. Ç. (1995) Phys. Rev. Lett. 74. 1724) by taking into account the effect of a molecular size through a parameter a characteristic of the atom. Our interest is to test this specific feature on the properties of argon in the liquid state. A new pair potential has been generated by adding to the short-range repulsion, modelled by an r_-12 term. the attractive term proposed by Lu and Marlow. Parameters have been fitted on the excess internal energy for argon over a wide range of densities and temperatures. In order to achieve this test, the hybridized-mean spherical approximation (HMSA) integral equation has been used. The HMSA has proven to be very accurate to reproduce the structure and the thermodynamics self-consistently. Structural and thermodynamic results with the new pair potential are in very good agreement with the experiments as well as simulation data.

Résumé

La partie attractive en r_-6 de l’interaction de paire entre molécules considerées comme ponctuelles est seulement asymptotiquement correcte. Elle a été récemment modifiée (Lu J.X. and Marlow W. H. (1995) Phys. Rev. Lett. 74. 1724) en tenant compte des effets de taille moléculaire par le biais d'un paramètre a. caractéristique de l’atome. Il est intéressant d’étudier l'effet de cette correction sur l'argon liquide. Nous avons construit un nouveau potentiel de paire en ajoutant à la partie repulsive à courte distance en r_-12, le terme attractif proposé par Lu et Marlow. Les paramètres ont été ajustés sur l’energie interne d’excès de l'argon dans un domaine important de densités et de températures. Pour tester ce potentiel, nous avons utilisé l'approximation de la sphère moyenne hybridée (HMSA), qui s est déjà montrée très efficace pour l'étude de la structure et de la thermodynamique. Les résultats sont en très bon accord tant avec l’expérience qu'avec la dynamique moléculaire.